Биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения Российский патент 2021 года по МПК C08L67/03 C08G63/16 C08G63/183 

Изобретение относится к области полимерных композитов, а именно к биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения, и может быть использовано при изготовлении полимерных материалов на основе биополимера для производства различных изделий промышленного, бытового и медицинского назначения, в том числе упаковочных материалов, сельскохозяйственных материалов, товаров домашнего хозяйства и товаров персонального использования с коротким циклом использования.

Известна биоразлагаемая гранулированная полиолефиновая композиция и способ ее получения, содержащая термостабилизатор и крахмал (см. патент РФ №2352597, МПК C08L 23/02, 20.04.2009).

Однако известная биоразлагаемая гранулированная полиолефиновая композиция при своем использовании имеет следующие недостатки:

- недостаточно обеспечивает необходимые и стойкие бактерицидные свойства и антимикробное воздействие в отношении отрицательной микрофлоры;

- недостаточные функциональные качества при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи;

- не обеспечивает после практического использования необходимой способности к биодеградации при утилизации;

- недостаточно обеспечивает сохранность сухих пищевых продуктов в процессе их хранения.

Известна полимерная композиция для получения биодеградируемых формованных изделий из расплава на основе полиэтилена, содержащая биоразлагаемый наполнитель (см. патент РФ №2408621, МПК C08L 23/06, 10.01.2008).

Однако известная полимерная композиция для получения биодеградируемых формованных изделий из расплава на основе полиэтилена при своем использовании имеет следующие недостатки:

- недостаточно обеспечивает необходимые и стойкие бактерицидные свойства и антимикробное действие в отношении отрицательной микрофлоры;

- недостаточные функциональные качества при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи;

- не обеспечивает после практического использования необходимой способности к биодеградации при утилизации;

- недостаточно обеспечивает сохранность сухих пищевых продуктов в процессе их хранения.

Известна принятая нами в качестве ближайшего аналога пластмасса, обладающая бактерицидными и ароматическими свойствами и содержащая в своем составе полимер и экстракт растений (см. патент РФ №2232173, МПК C08L 23/06, 10.07.2004).

Однако известная композиция при своем использовании имеет следующие недостатки:

- не обладает регулируемой способностью к биодеградации, то есть способностью к биологическому разложению через определенное время после утилизации,

- не обеспечивает достаточные функциональные качества при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи;

- не обеспечивает после практического использования регулируемую способность к биодеградации при утилизации;

- недостаточно обеспечивает сохранность сухих пищевых продуктов в процессе их хранения.

Задачей изобретения является создание биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения.

Техническим результатом является обеспечение регулируемой способности к биодеградации, то есть способности к биологическому разложению через определенное время после утилизации, обеспечение достаточных функциональных качеств при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с одновременным обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи, обеспечение необходимой и достаточной противомикробной и противодрожжевой активности полимерной композиции при изготовлении упаковочного материала, надежное обеспечение сохранности пищевых продуктов в процессе их хранения.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложена биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения, характеризующаяся тем, что содержит в качестве биополимера полибутиленадипаттерефталат, в качестве экстракта растений – экстракт коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) С₃₆Н₆₀О₃ не менее 80 мас.%, содержит полимолочную кислоту, а также крахмал, содержащий 20 мас.% глицерина в качестве пластифицирующей добавки, при следующем содержании компонентов, мас.%:

экстракт коры березы 0,5-5,0 полимолочная кислота 2,5-5,0 крахмал с глицерином 5-20 полибутиленадипаттерефталат остальное до 100%

При этом используют любые марки полибутиленадипаттерефталата. При этом используют экстракт коры березы на основе бетулинола (бетулина), содержащий лупеол, лупенон, увеол, ацетат бетулинола, аллобетулин, изобетуленол и олеиновую кислоту. При этом используют любые марки полимолочной кислоты. При этом используют крахмал, содержащий 20 мас.% глицерина. При этом в качестве крахмала используют кукурузный, или картофельный, или соевый крахмал с влажностью не более 5%.

Среди признаков, характеризующих предложенную биодеградируемую полимерную композицию с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения, существенными являются:

- содержание в качестве биополимера полибутиленадипаттерефталата,

- использование в качестве экстракта растений экстракта коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) С₃₆Н₆₀О₃ не менее 80 мас.%,

- содержание полимолочной кислоты,

- содержание крахмала от 5 до 20 мас.% с глицерином 20 мас.% в качестве пластифицирующей добавки,

- следующее количественное содержание компонентов, мас.%:

экстракт коры березы 0,5-5,0 полимолочная кислота 2,5-5,0 крахмал с глицерином 5-20 полибутиленадипаттерефталат остальное до 100%,

- использование любых марок полибутиленадипаттерефталата,

- использование экстракта коры березы на основе бетулинола (бетулина), содержащего лупеол, лупенон, увеол, ацетат бетулинола, аллобетулин, изобетуленол и олеиновую кислоту,

- использование любых марок полимолочной кислоты,

- использование крахмала, содержащего 20 мас.% пластифицирующей добавки,

- использование в качестве крахмала кукурузного, или картофельного, или соевого крахмала с влажностью не более 5%.

Экспериментальные исследования и практическое использование предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения показали ее высокую эффективность. Было установлено, что с использованием всех существенных признаков предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения достигнуто обеспечение регулируемой способности к биодеградации при разложении биодеградируемой полимерной композиции в срок от 6 месяцев до 3 лет после утилизации с обеспечением выраженного падения относительного удлинения материала при растяжении на 28-74% через 4 месяца после утилизации, обеспечено достижение заданных функциональных качеств при производстве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с одновременным обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи, достижение прочностных характеристик при растяжении до 17,0-26,3 МПа, обеспечена необходимая и достаточная противомикробная и противодрожжевая активность полимерной композиции при изготовлении упаковочного материала с достижением увеличения срока длительности хранения на 14-26%, надежное обеспечение сохранности пищевых продуктов в процессе их хранения.

Реализация предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения иллюстрируется следующими результатами экспериментальных исследований и практического использования в представленной таблице №1, содержащей в том числе результаты испытаний композиций без добавок для сравнения с предложенными вариантами композиций.

Технология изготовления изделий из предложенной биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения не требует для своего использования специфического технологического оборудования и включает в себя стандартное экструзионное оборудование для получения пленок и листов.

Предложенная биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения рекомендуется для изготовления различного вида пленки и листов для упаковки пищевых продуктов, изготовления фасовочных пакетов, мешков, пакетов-майки, а также сельскохозяйственных пленок для мульчирования.

ПБАТ – полибутиленадипаттерефталат

Пластифицирующая добавка – глицерин

Изобретение относится к области полимерных композитов. Предложена биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойства и регулируемым сроком биоразложения, характеризующаяся тем, что содержит (мас.%): в качестве экстракта растений экстракт коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) С₃₆Н₆₀О₃ не менее 80 мас.% (0,5-5,0), полимолочную кислоту (2,5-5,0), крахмал, содержащий 20 мас.% глицерина в качестве пластифицирующей добавки (5-20), и в качестве биополимера полибутиленадипаттерефталат (остальное до 100%). Технический результат – создание биодеградируемой полимерной композиции с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения – способностью к биологическому разложению через определенное время после утилизации, которая может использоваться в качестве упаковочных полимерных материалов для пищевых продуктов с одновременным обеспечением долговременной защиты от микробиологической порчи. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 111 пр.

1. Биодеградируемая полимерная композиция с антимикробными свойствами и регулируемым сроком биоразложения, характеризующаяся тем, что содержит в качестве биополимера полибутиленадипаттерефталат, в качестве экстракта растений – экстракт коры березы с содержанием бетулинола (бетулина) С₃₆Н₆₀О₃ не менее 80 мас.%, содержит полимолочную кислоту, а также крахмал, содержащий 20 мас.% глицерина в качестве пластифицирующей добавки, при следующем содержании компонентов, мас.%:

экстракт коры березы 0,5-5,0 полимолочная кислота 2,5-5,0 крахмал с глицерином 5-20 полибутиленадипаттерефталат остальное до 100%

2. Биодеградируемая полимерная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что используют любые марки полибутиленадипаттерефталата.

3. Биодеградируемая полимерная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что используют экстракт коры березы на основе бетулинола (бетулина), содержащий лупеол, лупенон, увеол, ацетат бетулинола, аллобетулин, изобетуленол и олеиновую кислоту.

4. Биодеградируемая полимерная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что используют любые марки полимолочной кислоты.

5. Биодеградируемая полимерная композиция по п. 1, характеризующаяся тем, что в качестве крахмала используют кукурузный, или картофельный, или соевый крахмал с влажностью не более 5%.